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Impact de l’agriculture sur la qualité de l’air
Bertrand Bessagnet, Maxime Beauchamp, Florian Couvidat, Frédérik Meleux,
Olivier Favez, Augustin Colette, Laurence Rouil
To cite this version:
Bertrand Bessagnet, Maxime Beauchamp, Florian Couvidat, Frédérik Meleux, Olivier Favez, et al..
Impact de l’agriculture sur la qualité de l’air. Rapport Scientifique INERIS, 2016, 2015-2016, pp.39-40.
�ineris-01869624�
Rapport scientifique INERIS 2015-2016 | 39
FOCUS
Bertrand Bessagnet Maxime Beauchamp Florian CouvidatFrédérik Meleux Olivier Favez
Augustin Colette Laurence Rouïl
IMPACT DE L’AGRICULTURE
sur la qualité de l’air
Comme tous les secteurs d’activité anthropique, le secteur agricole est responsable de l’émis- sion de polluants et précurseurs de polluants atmosphériques, notamment particulaires.
L’agriculture se distingue par de très fortes émissions d’ammoniac, le recensement national des émissions indique que plus de 97 % [1] des émissions anthropiques de ce composé sont dues à l’agriculture (élevage et épandages d’en- grais azotés) en France. L’ammoniac combiné à l’acide nitrique est à la source de la formation de particules secondaires dans l’atmosphère contribuant ainsi à la charge totale en particules.
En effet, dans des conditions météorologiques favorables, l’ammoniac réagit avec les oxydes d’azote pour former le nitrate d’ammonium.
À la fin de l’hiver et au début du printemps, la France et une bonne partie de l’Europe font régulièrement face à des épisodes de particules d’ampleur importante qui trouvent leurs origines dans un cumul d’émissions auquel contribuent les activités agricoles du fait de la période propice aux activités d’épandage d’engrais.
Par ailleurs, les situations météorologiques facilitent l’évaporation de l’ammoniac et les mécanismes chimiques de formation de nitrate d’ammonium. En situation d’épisode, le nitrate d’ammonium peut représenter plus de 50 % de la masse de PM10.
Like all activity sectors, agriculture is responsible for emissions of many pollutants and particularly gaseous precursors of particulate matter, as ammonia. The French official emission inventory indicates that more than 97% (CITEPA, 2015) of anthropogenic ammonia emissions are due to agriculture (mainly due to breeding and nitrogen fertilizers applications). Ammonia combined with nitric acid is the source of secondary particles formation into the atmosphere contributing to the total particle load. Ammonia, under favorable weather conditions, reacts with nitrogen oxides and forms ammonium nitrate. During pollution episodes, this compound can represent over 50% of the PM10 mass. Anticyclonic situations conditions in late winter favor the accumulation of pollutants in the lowest layers of the atmosphere and the formation of ammonium nitrate. Scenario simulations using air quality models show that ammonia emission reductions lead to a significant reduction in ammonium nitrate concentrations, this decrease is even more important if other measures to reduce nitrogen oxides emissions are taken. Long-term policies to weaken ammonia emissions should reduce the number of exceedances of the PM10 and PM2.5 limit values. Other components like soil particles are also issued from agriculture, they are generally larger than 2.5 μm in diameter. Anyway, agriculture can play an important role in air quality management.
TRANSLATION
Simulations
L’utilisation de modèles de chimie transport permet de simuler des scénarios permettant d’apprécier le poids d’un secteur d’activité sur les concentrations en polluants. Pour analyser l’épisode de particules de mars 2014, l’INERIS avait utilisé le modèle de chimie transport CHIMERE [2] en effectuant quatre simulations :
• Une simulation de référence intégrant l’en- semble des émissions.
• Une simulation avec une réduction de 30 % des émissions d’ammoniac du secteur agri- cole en France.
• Une simulation avec une réduction de 30 % des émissions de NOx du trafic routier en France.
Fig1
: Impact moyen en % de scénarios de réduction sur les concentrations en nitrate d’ammonium durant l’épisode de mars 2014 (du 7 au 17 mars 2014) : à gauche : réduction de 30 % des émissions d’ammoniac agricole ; au milieu : réduction de 30 % des émissions d’oxydes d’azote du trafic routier ; à droite : scénarios précédents combinés.FIGURES
FOCUS
COMPRENDRE ET MAÎTRISER LES RISQUES À L’ÉCHELLE D’UN SITE
INDUSTRIEL ET D’UN TERRITOIRE
FOCUS
• Une simulation combinant les deux scénarios précédents.
La Figure 1 (
Fig1
) montre un gradient nord- est/sud-ouest dans l’intensité de la réduc- tion. Le flux étant généralement orienté au nord-est, l’impact des pays voisins comme la Belgique, les Pays-Bas et l’Allemagne atténue les réductions de concentrations en nitrate d’ammonium proches des frontières du nord- est. Sur la partie centrale de la France, la baisse atteint 10 à 15 %. Malgré les non-linéarités, il existe une certaine additivité des impacts lorsque les scénarios sont combinés, l’impact est maximal dans le sud-ouest de la France avec une réduction attendue jusqu’à 30 % sur les concentrations en nitrate d’ammonium, ces dernières étant néanmoins plus faibles au sud. Ces simulations montrent que des réductions d’émissions d’ammoniac aboutissent à une baisse sensible des concentrations de nitrate d’ammonium, cette baisse est d’autant plus importante si elle s’accompagne d’autres mesures visant à réduire les émissions des oxydes d’azote.Le protocole de Göteborg1, dans sa version révisée en 2012, impose aux pays ayant ratifié la Convention sur le transport des polluants à longue distance de la Commission économique pour l’Europe des Nations unies, pour 2020, des plafonds annuels d’émissions sur les NOx, SOx, COVNM2, PM2.5 et NH3. Les réductions imposées pour l’ammoniac par le protocole sont faibles, de l’ordre de 6 % en moyenne sur l’Europe com- munautaire, et toujours plus faibles que celles
imposées aux autres composés. Dans ce cadre réglementaire, l’étude de Bessagnet et. al. (2014) [3] étudie à l’aide de trois modèles de qualité de l’air très utilisés en Europe dans un contexte réglementaire (dont CHIMERE) pour évaluer les impacts attendus sur différents scénarios de réduction d’ammoniac plus ambitieux (
Fig2
).Des politiques de long terme visant à réduire l’ensemble des émissions d’ammoniac permet- tront de réduire le nombre de dépassements des valeurs réglementaires des PM10 et PM2.5. Une réduction supplémentaire de 30 % d’ammoniac par rapport au protocole de Göteborg permettrait de diminuer de 23 à 40 le nombre de stations en dépassements. Cette réduction du nombre de stations est certainement sous-estimée du fait d’une sous-estimation systématique des concentrations de PM lors d’épisodes.
La réduction attendue des concentrations de PM2.5 en valeur annuelle peut atteindre 8 à 10 % selon les modèles dans certaines régions.
Par ailleurs, du fait de non-linéarités dans les transformations chimiques, les potentiels de baisses attendues seront d’autant plus forts que les niveaux de réductions sur l’ammoniac seront plus ambitieux.
Collaboration
Laurent Menut (Laboratoire de météorologie dynamique, École polytechnique, IPSL Research University, École normale supérieure, Université Paris-Saclay, Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, CNRS, route de Saclay, 91128 Palaiseau, France).
[1] CITEPA (2015) Inventaire des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre en France – Format SECTEN.
[2] Menut L, B. Bessagnet, D. Khvorostyanov, et al. (2013) CHIMERE 2013: a model for regional atmospheric composition modelling, Geoscientific Model Development, 6, 981-1028, doi : 10.5194/
gmd-6-981-2013.
[3] Bessagnet, B., Beauchamp, M., Guerreiro, C., et al. (2014) Can further mitigation of ammonia emissions reduce exceedances of particulate matter air quality standards ?, Environmental Science & Policy, Volume 44, 149-163.
RÉFÉRENCES
Fig2
Pourcentage de réduction des concentrations annuelle de PM2.5 du scenario 2020G30 (30 % de réduction supplémentaire de NH3 par rapport aux réductions attendue par le protocole de Göteborg) par rapport au scenario 2020GOT (protocole de Göteborg seul), calculée par le modèle CHIMERE1 Le protocole de Göteborg est un protocole « multi-polluants/
multi-effets », validé à Göteborg le 1er décembre 1999.
2 COVNM : composés organiques volatils non méthaniques
FIGURES
